返回首页联系我们English您好,欢迎访问上海优爱宝智能机器人科技股份有限公司官网!

技术支持

您当前的位置: 首页 > 技术文章
技术支持Technical support
技术文章Technical articles

基于VC++的步进电机控制方法探讨

发布时间 :2015-05-16 17:55 浏览次数 :

步进电机是一种将电脉冲信号转换为线位移或角位移的电机,但步进电机的控制通常都采用汇编语言或C语言进行软件开发,本文结合SC3步进电机控制器及平移台的控制开发为例,介绍了一种如何在Windows平台下利用Visual C++6.0提供的串行通信控件MSComm来实现PC机与步进电机控制器之间的数据通讯,最终实现由PC机直接控制步进电机的方法,并详细介绍了编写串行通信程序的基本步骤和方法。调试结果表明:设计的控制程序简单、易懂,工作可靠,且具有友好的人机交互界面。 

     步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的机电式数模转换器,在控制系统中具有十分广泛的用途,但传统的步进电机的控制通常都采用汇编语言或C语言进行软件开发,本文利用VC++提供的串行通信控件MSComm实现PC机与步进电机控制器之间的串行通信。与 DOS下串行通信程序不同的是,Windows不提倡应用程序直接控制硬件,而是通过Windows操作系统提供的设备驱动程序来进行数据传送。串行口在Win32中是作为文件来进行处理的,而不是直接对端口进行操作,对于串行通信,Win32提供了相应的文件I/O函数与通信函数,通过了解这些函数的使用,可以编制出符合不同需要的通信程序。

    实现串行通信一般有3种方法:使用VC++提供的串行通信控件MSComm;在单线程中实现自定义的串口通信类;多线程下实现串行通信。结合实际情况,本系统采用VC++提供的串行通信控件MSComm来进行软件编程,可以很方便地管理与控制计算机串口。

    1、系统组成

    由PC机控制步进电动机的系统如图1所示。

图1 PC机控制步进电机系统框图

    本系统的电机控制采用通用的RS 232串口的异步通信。由于RS 232早期是为促进公用电话网络进行数据通信而制定的标准,其逻辑电平对地是对称的,与TTL、MOS逻辑电平完全不同。逻辑0电平规定为+5~+15 V之间,逻辑1电平规定为-5~-15 V之间,因此,RS 232驱动器与TTL电平连接必须经过电平转换。

    2、控制软硬件的技术参数

本系统采用卓立汉光仪器有限公司生产的SC3步进电机控制器及平移台,实现平移台的三维控制(x,y,z)。利用RS 232串口异步通信完成对步进电机的单步和连续移动控制,并且把电机的实际位置数据反馈给PC机处理。

    电控平移台的机械指标如下:
    (1) 精密电控旋转台:型号RSA200用于x轴。转动范围>±40°;传动比180∶1;小步距0.000 312 5°;台面直径Φ200;分辨率0.001 25°;重复定位精度<0.005°;最大速度25/s;中心最大负载60 kg。
  (2) 重载型电控平移台:型号TSA300B,用于z轴。最小步距0.003 15 mm;重复定位精度<0.005 mm;加固定平移台有效行程为150 mm。
    (3) 超薄型电控平移台:型号TSA30C,用于y轴。最小步距为0.002 mm;重复定位精度<0.005 mm;有效行程30 mm。SC3步进电机控制器设有手动和联动方式,手动能设置的操作有:速度设定、归零操作、方向设定、位移量设定等,联机方式可以使电机的运动直接受应用软件控制。由于是进行二次开发,因此应用程序必须嵌入原控制器的控制指令及协议。
    该指令系统主要有以下几条:
联络指令指令格式:“?R" & CHR$(13)
    该指令发出200 ms以内SC3回送:“OK”& CHR$(10),表示联络成功。
查询指令指令格式:“?V”& CHR$(13)
    SC3接到该指令后回送:“V number” & CHR$(10)。其中number为ASC码表示的SC3当前速度值。范围0~255。
坐标查询指令指令格式:“?X”& CHR$(13) 或“?Y”& CHR$(13)或“?Z”& CHR$(13)
    SC3接到该指令后回送:“X+number” & CHR$(10),或“Xnumber” & CHR$(10),其他轴类似。其中number为以ASC码表示的SC3当前坐标值,正负号代表当前位置在开机位置(0位)的正负方向的位置。
速度设置指令指令格式:“V”& number & CHR$(13)
    其中number为以ASC码表示的速度设置值。范围0~255。
归零指令指令格式:“HX”& CHR$(13) 或“HY”& CHR$(13) 或“HZ”& CHR$(13) 
    SC3接到此类指令后进行归零操作。完成归零操作后回送:“OK”& CHR$(10),表示SC3归零完毕。
零状态查询指令指令格式:“?H”& CHR$(13)
    SC3接到此类指令后回送:“H000” & CHR$(10)
    其中000的含义:
    第一位数值:1表示z轴归零成功,0表示z轴未归零。
    第二位数值:1表示y轴归零成功,0表示y轴未归零。
    第三位数值:1表示x轴归零成功,0表示x轴未归零。
运行指令指令格式:“Xdirectionnumber”& CHR$(13)或“Y directionnumber”& CHR$(13)或“Z directionnumber”& CHR$(13)

3、软件实现

    3.1 利用VC++提供的串行通信控件MSComm实现串行通信
    首先,在VC++[5]的对话框中创建通信控件,若Control工具栏中缺少该控件,可通过菜单Project→Add to?Project→Components and Control插入即可,再将该控件从工具箱拉到对话框中。此时,你只需要关心控件提供的对Windows通信驱动程序的API函数的接口,即只需要设置和监视MSComm控件的属性和事件。
    在ClassWizard中为新建的通信控件定义成员对象(CMSComm m_Serial),通过该对象便可以对串口属性进行设置,MSComm控件共有27个属性,其中主要包括:
    Commport:设置并返回通信端口号,缺省为COM1。
    Settings:以字符串的形式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位、停止位。
    PortOpen:设置并返回通信端口的状态,也可以打开和关闭端口。
    Input:从接收缓冲区返回和删除字符。
    Output:向发送缓冲区写入字符串。
    InputLen:每次设置Input读入的字符个数,缺省值为0,表明读取接收缓冲区中的全部内容。
    InBufferCount:返回接收缓冲区中已接收到的字符数,将其置0可以清除接收缓冲区。
    InputMode:定义Input属性获取数据的方式(为0:文本方式;为1:二进制方式)。
    RThreshold和SThreshold属性,表示在OnComm事件发生之前,接收缓冲区或发送缓冲区中可接收的字符数。
    以下是通过设置控件属性对串口进行初始化的实例:
    打开所需串口后,需要考虑串口通信的时机。在接收或发送数据过程中,可能需要监视并响应一些事件和错误,所以事件驱动是处理串行端口交互作用的一种非常有效的方法。使用OnComm事件和CommEvent属性捕捉并检查通信事件和错误的值。发生通信事件或错误时,将触发OnComm事件,CommEvent属性的值将被改变,应用程序检查CommEvent属性值并作出相应的反应。在程序中用ClassWizard为CMSComm控件添加OnComm消息处理函数: